リバモリウムの同位体

リバモリウム の同位体（₁₁₆ Lv）

主な同位体[1] 減衰 アイソトープ 豊富 半減期 （t 1/2） モード 製品 ^290レベル シンセ 8.3ミリ秒 α ^286液量オンス SF – ^291レベル シンセ 19ミリ秒 α ^287液量オンス ^292レベル シンセ 16ミリ秒 α ^288液量オンス ^293レベル シンセ 57ミリ秒 α ^289液量オンス ^293mレベル シンセ 20ミリ秒 α ?

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リバモリウム（₁₁₆ Lv）は合成元素であるため、標準的な原子量を与えることはできません。他の人工元素と同様に、安定同位体は存在しません。最初に合成された同位体は2000年の^{293 Lvです。}質量数288～293の放射性同位体は6種類知られており、さらに重い同位体である²⁹⁴ Lvの存在を示唆する兆候もいくつかあります。最も長寿命の同位体は²⁹³ Lvで、半減期は57ミリ秒です。^[2]

同位体のリスト

核種 [n 1]	Z	北	同位体質量 （Da）[3] [n 2] [n 3]	半減期[1] [n 4]	減衰 モード[1]	娘 同位体	スピンと パリティ[1]
	励起エネルギー[n 4]
^288レベル[4] [5]	116	172		2.0+2.3 −0.7 MS	α	^284液量オンス	0歳以上
^289レベル[6] [4] [5]	116	173	289.19802(54)#	2.4+4.4 −0.9 MS	α	^285液量オンス
^290レベル	116	174	290.19864(59)#	8.3+3.5 −1.9 MS [9(3) ms ]	α	^286液量オンス	0歳以上
^291レベル	116	175	291.20101(67)#	19+17 −6 MS [26(12) ミリ秒]	α	^287液量オンス
^292レベル	116	176	292.20197(82)#	16(6) ミリ秒	α	^288液量オンス	0歳以上
^293レベル	116	177	293.20458(55)#	57+43 −17 MS [70(30)ミリ秒]	α	^289液量オンス
^293m Lv [n 5]	720(290)# keV			20+96 −9 MS [80(60)ミリ秒]	α
^294 Lv [n 6]	116	178		54#ミリ秒[7]	α ?	^290液量オンス	0歳以上
この表のヘッダーとフッター: ビュー

1. ^m Lv – 励起核異性体。
2. ( ) – 不確実性 (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されます。
3. # – 原子質量は # でマークされています。値と不確実性は純粋な実験データからではなく、少なくとも部分的に質量表面 (TMS) の傾向から導き出されています。
4. # – # でマークされた値は、純粋に実験データから導き出されたものではなく、少なくとも部分的には近隣核種の傾向 (TNN) から導き出されたものです。
5. この異性体は未確認である
6. この同位体は未確認である

元素合成

Z = 116複合核につながる標的と発射体の組み合わせ

以下の表には、原子番号 116 の複合核を形成するために使用できるターゲットと発射体のさまざまな組み合わせが含まれています。

ターゲット	発射物	CN	試行結果
^208鉛	^82セ	^290レベル	デートの失敗
^238ウ	^54 Cr	^292レベル	成功した反応
^244プソム	^50ティ	^294レベル	成功した反応
^242プソム	^50ティ	^292レベル	成功した反応
^250センチメートル	^48カルシウム	^298レベル	まだ試みられていない反応
^248センチメートル	^48カルシウム	^296レベル	成功した反応
^246センチメートル	^48カルシウム	^294レベル	まだ試みられていない反応
^245センチメートル	^48カルシウム	^293レベル	成功した反応
^243センチメートル	^48カルシウム	^291レベル	まだ試みられていない反応
^248センチメートル	^44カルシウム	^292レベル	まだ試みられていない反応
^251 cf	^40アルゴン	^291レベル	まだ試みられていない反応

常温核融合

²⁰⁸鉛(⁸²セ、×n)^{290− x}レベル

1995年、GSIのチームは放射捕獲（x =0）生成物として²⁹⁰ Lvの合成を試みた。6週間の実験期間中、原子は検出されず、断面積の限界は3 pbに達した。 ^[8]

熱核融合

このセクションでは、いわゆる「ホット」核融合反応によるリバモリウムの核合成について論じます。これは、高い励起エネルギー（約40～50MeV、つまり「ホット」）で複合核を生成するプロセスであり、核分裂から生き残る確率が低下します。励起された核はその後、3～5個の中性子を放出して基底状態に崩壊します。48Ca核を用いた核融合反応では、^通常、中間的な励起エネルギー（約30～35MeV）の複合核が生成され、「ウォーム」核融合反応と呼ばれることもあります。このことが、これらの反応から比較的高い収率が得られる一因となっています。

²³⁸あなた(⁵⁴Cr、×n)^{292− x}レベル（×=4)

この反応は2006年にGSIのチームによって試みられたという漠然とした証拠がある。結果に関する発表された結果はなく、おそらく原子が検出されなかったことを示している。これは、²³⁸ U標的の断面積の系統的研究から予想される結果である。^[9]

2023年、この反応はドゥブナにあるJINRの超重元素工場で再び研究され、54Crの入射粒子を用いた120番元素の合成実験の準備が整いました^。288Lvの原子1個が報告され、寿命^が1ミリ秒未満のアルファ崩壊を起こしました。^[10]断面積は次のように測定されました。36+46
−244nチャネルの fb 。 ^[5]

²⁴⁴プ(⁵⁰ティ、×n)^{294− x}レベル（×=4)

2024年、この反応はLBNLで行われ、^50個のTi入射体を用いた120番元素の将来の合成実験の準備として行われた。既知の同位体²⁹⁰ Lvの原子2個が生成された。^{[11] [12] [13]これは、 50個の}Ti入射体とアクチニド標的を用いた超重元素の合成に成功した最初の例であり、その断面積は0.44+0.58
−0.28 pb . ^[14]

²⁴²プ(⁵⁰ティ、×n)^{292− x}レベル（×=3,4)

2024年、この反応はJINRで、成功した²³⁸ U+ ⁵⁴ Cr反応の次のステップとして研究されました。288 Lvの原子2個と、新しいアルファ崩壊同位体²⁸⁹ Lvの原子3個が検出されました。289 Mcの原子1個が^{p2nチャネルで発見されました。これは、アクチニドと48} Ca、⁵⁰ Ti、または⁵⁴ Crの入射粒子との反応でp x nチャネルが検出された初めてのケースでした。^[6]断面積は320+340
−1803nチャネルの場合は fb 、220+270
−1504nチャネルの fb 。 ^[5]

²⁴⁸Cm（⁴⁸カルシウム、×n)^{296− x}レベル（×=2?、3、4、5?)

リバモリウム合成の最初の試みは、1977年にローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）のケン・ヒューレットとそのチームによって行われた。彼らはリバモリウムの原子を全く検出できなかった。^[15]その後、1978年にフレロフ原子核反応研究所（FLNR）のユーリ・オガネシアンとそのチームがこの反応を試みたものの、失敗に終わった。1985年、バークレー校とGSIのピーター・アームブラスターのチームとの共同実験では、再び結果は陰性となり、断面積の限界は10～100 pbと計算された。^[16]

2000年、ロシアのドゥブナ研究所の科学者たちは、ついにリバモリウムの原子1個を検出することに成功し、同位体²⁹² Lvに割り当てられた。^[17] 2001年、彼らは反応を繰り返し、発見実験の確認としてさらに2つの原子を生成した。3つ目の原子は、見逃された親アルファ崩壊に基づき、暫定的に^{293 Lvに割り当てられました。 [18]} 2004年4月、研究チームはより高いエネルギーで実験を再度実行し、²⁹² Lvに割り当てられた新しい崩壊系列を検出することができた。これに基づき、元のデータは²⁹³ Lvに再割り当てされた。したがって暫定的な系列は、この同位体のまれな崩壊分岐または異性体^293m Lvに関連している可能性がある。娘核が²⁸⁹ Flではなく^{290 Flに再割り当てされる可能性があることを考えると、 294} Lvである可能性もあると考えられますが、これらの割り当てはすべて暫定的なものであり、2nチャネルを対象とした将来の実験で確認する必要があります。^{[19] [20]この反応では、 293} Lvの2つの追加原子が検出された。^[21]

2007年、GSI-SHIP実験において、4本の²⁹² Lv鎖と1本の²⁹³ Lv鎖に加えて、別の鎖が観測されました。当初は特定されていませんでしたが、後に²⁹¹ Lvであることが示されました。しかし、これが²⁴⁸ Cm( ^{48 Ca,5n)反応由来か、それとも246} Cm( ⁴⁸ Ca,3n)などのより軽いキュリウム同位体（標的に混合物として存在する）との反応由来かは不明です。^{[22] [23]}

2010年6月から7月にかけてGSIで行われた実験で、科学者たちはリバモリウム原子6個、^{293 Lv原子2個、 292} Lv原子4個を検出しました。彼らは核融合反応の崩壊データと断面積の両方を確認することができました。^[24]

理化学研究所で2016年に行われた^48Ca + ^248Cm反応の研究を目的とした実験では、 ^294Lvアルファが^290Flと^286Cnに崩壊し、自発核分裂を起こしたと考えられる1つの原子が検出されたようですが、生成されたリバモリウム核種からの最初のアルファは見逃されていました。^[7]

²⁴⁵Cm（⁴⁸Ca,xn)^293−xLv (x=2,3)

リバモリウムの同位体質量数の割り当てを支援するため、ドゥブナチームは2003年3月から5月にかけて、²⁴⁵ Cm標的に^{48 Caイオンを照射しました。その結果、 291} Lvと²⁹⁰ Lvに割り当てられた2つの新しい同位体が観測されました。^[25]この実験は2005年2月から3月にかけて成功裏に繰り返され、2003年の実験で報告されたものと同一の崩壊データを持つ10個の原子が生成されました。^[26]

崩壊生成物として

リバモリウムはオガネソンの崩壊でも観測されている。2006年10月には、カリホルニウム249にカルシウム48イオンを照射し、オガネソンの原子3個を検出したと発表された。カリホルニウム249はその後急速にリバモリウムに崩壊した。^[26]

^{娘化合物290} Lvの観察により、親化合物を²⁹⁴ Ogに割り当て、オガネソンの合成を確認できました。

Z=116の複合核の核分裂

2000年から2006年にかけて、ドゥブナのフレロフ原子核反応研究所で、複合核 ^296,294,290 Lvの核分裂特性を研究する複数の実験が行われた。使用された核反応は、 ²⁴⁸ Cm+ ⁴⁸ Ca、²⁴⁶ Cm+ ⁴⁸ Ca、²⁴⁴ Pu+ ⁵⁰ Ti、²³² Th+ ⁵⁸ Feの4つである。その結果、このような核は主に¹³² Sn（Z  = 50、N = 82）などの閉殻核を放出することによって核分裂することが明らかになった。また、 ⁴⁸ Caと⁵⁸ Feの入射粒子 の核融合-核分裂経路の収率は同程度であることが判明し、将来、⁵⁸ Feの入射粒子が超重元素生成に利用される可能性を示唆している。さらに、^48Caと^50Tiの発射体を使用して294Lv^を合成する比較実験では、核融合-核分裂による収量は50Tiの場合約3分の1に小さく^、これもSHE製造への将来の利用を示唆している。^[27]

撤回された同位体

²⁸⁹レベル

1999年、ローレンス・バークレー国立研究所の研究者らは、 Physical Review Letters誌に掲載された論文で、²⁹³ Og（オガネソン参照）の合成を発表した。^[28]主張された同位体²⁸⁹ Lvは、半減期0.64ミリ秒で11.63 MeVのアルファ線を放出して崩壊した。翌年、他の研究者らが結果を再現できなかったため、研究者らは撤回を発表した。 ^[29] 2002年6月、研究所長は、これら2つの元素の発見に関する当初の主張は、主著者であるビクター・ニノフが捏造したデータに基づいていたと発表した。このリバモリウム同位体は、最終的に2024年にJINRによって²⁴² Pu（⁵⁰ Ti,3n）反応で発見された。^[6]

同位体発見の年表

アイソトープ	発見年	発見反応
^288レベル	2023	^238 U( ^54 Cr,4n) [10]
^289レベル	2024	^242 Pu( ^50 Ti,3n) [6]
^290レベル	2002	^249 Cf( ^48 Ca,3n) [26]
^291レベル	2003	^245 Cm( ^48 Ca,2n) [25]
^292レベル	2004	^248 Cm( ^48 Ca,4n) [21]
^293レベル	2000	^248 Cm( ^48 Ca,3n) [17]
^294Lv ??	2016	^248 Cm( ^48 Ca,2n) ?

同位体の収量

熱核融合

下の表は、リバモリウム同位体を直接生成する高温核融合反応の断面積と励起エネルギーを示しています。太字のデータは励起関数の測定から得られた最大値を表しています。+は観測された出口チャネルを表しています。

発射物	ターゲット	CN	2n	3n	4n	5n
^48カルシウム	^248センチメートル	^296レベル		1.1 pb、38.9 MeV [21]	3.3 pb、38.9 MeV [21]
^48カルシウム	^245センチメートル	^293レベル	0.9 pb、33.0 MeV [25]	3.7 pb、37.9 MeV [25]

理論計算

減衰特性

^{量子トンネルモデルによる理論計算は、 293} Lvと²⁹² Lvの合成に関する実験データを裏付けている。^{[30] [31]}

蒸発残留物の断面積

以下の表には、様々な標的と弾頭の組み合わせについて、計算によって様々な中性子蒸発チャネルからの断面積収量の推定値が示されている。最も高い収量が期待されるチャネルが示されている。

DNS = 二核システム。 σ = 断面

ターゲット	発射物	CN	チャネル（製品）	σ最大	モデル	参照
^208鉛	^82セ	^290レベル	1n（^289レベル）	0.1 ペニー	DNS	[32]
^208鉛	^79セ	^287レベル	1n（^286レベル）	0.5 PB	DNS	[32]
^238ウ	^54 Cr	^292レベル	2n（^290レベル）	0.1 ペニー	DNS	[33]
^250センチメートル	^48カルシウム	^298レベル	4n（^294レベル）	5 PB	DNS	[33]
^248センチメートル	^48カルシウム	^296レベル	4n（^292レベル）	2 PB	DNS	[33]
^247センチメートル	^48カルシウム	^295レベル	3n（^292レベル）	3 PB	DNS	[33]
^245センチメートル	^48カルシウム	^293レベル	3n（^290レベル）	1.5 PB	DNS	[33]
^243センチメートル	^48カルシウム	^291レベル	3n（^288レベル）	1.53 ペソ	DNS	[34]
^248センチメートル	^44カルシウム	^292レベル	4n（^288レベル）	0.43 ペニー	DNS	[34]

参考文献

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